Введение к работе
Актуальность
Абсорбционные термотрансформаторы (АТТ) применяют в энергосберегающих технологиях получения тепла и (или) холода. Основными предпосылками технико-экономической целесообразности их применения являются: снижение расхода первичных энергоресурсов; ущерба окружающей среде, наносимого традиционными источниками тепла; возможность создания замкнутых технологический циклов в различных производствах и т.п.
В то же время действительные процессы в абсорбционных термотрансформаторах протекают при наличии температурных напоров, что приводит к необратимым потерям в теплообменных аппаратах, что, в свою очередь, снижает металлоемкость АТТ, но и одновременно их энергетическую эффективность. Так как затраты на создание и эксплуатацию АТТ являются весьма зачительными, уменьшение теплооб-менной поверхности аппаратов (снижение металлоемкости), повышение технико-экономических показателей и энергетической эффективности АТТ является важной научно-технической проблемой. Ее решение возможно на основе работ, проводимых по следующим направлениям:
а) выбор на основе термодинамического анализа рациональных технологичес
ких схем и циклов;
б) интенсификация процессов тепломассопереноса;
в) комплексная оптимизация режимов работы АТТ (решение задачи оптималь
ного проектирования).
В связи с этим представляется необходимым проведение исследований по тематике пункта в) на основании известных результатов исследований по пунктам а) и б): разработка методик создания оптимальных тепловых проектов АТТ, так как от решения этой задачи зависит возможность создания совершенных и экономичных АТТ. Факторами, сдерживающими разработку научных основ оптимального проектирования АТТ, являются: сложность описания физических процессов, происходящих в теплообменных аппаратах; большое количество независимых параметров; недостатки существующих критериальных подходов при оптимальном проектировании.
Цель работы
1. Обоснование выбора целевой функции и вывод критериального выражения выбора теплового проекта АТТ.
2. Разработка математической модели абсорбционного бромистолитиевого
термотрансформатора (АТТ) для комплексного исследования влияния процессов, происходящих в основных аппаратах АТТ, на выбранную функцию цели.
-
Формальное представление задачи оптимального проектирования абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторов, определение всех физических и конструкционных ограничений на выбор варианта АТТ.
-
Формализация задачи определения характристик при работе АТТ в нерасчетном режиме и построение алгоритма определения характеристик.
Научная новизна В работе впервые:
-
Сформулированы основные требования, предъявляемые к целевой функции и введена функция цели, удовлетворяющая всем наперед заданным условиям.
-
Модифицирован алгоритм расчета термодинамического цикла.
-
Показана неоднозначность определения поверхности различных теплообменников при достижении минимума суммарной поверхности теплообмена для любого фиксированного значения теплового коэффициента; выявлено влияние параметров технического задания на область максимальной эффективности.
-
Определено, что от выбора сочетания теплообменников при постоянной суммарной поверхности зависят показатели работы АТТ в нерасчетных режимах.
-
Предложен новый критерий оптимальности-теплового проекта, включающий в себя: условие максимальной экономической эффективности проекта АТТ и требование стабильности показателей работы АТТ (мощностных характеристик) в условиях, отличных от условий технического задания. Введение такого критерия делает задачу определения поверхности различых теплообменных аппаратов при минимуме суммарной поверхности теплообмена однозначно разрешимой.
-
Приведен новый алгоритм построения полных характеристик АТТ, включающий методику определения первого приближения для всех варьируемых параметров.
Так же впервые приведена методика создания оптимального теплового проекта для предложенного критерия оптимальности.
Практическая ценность
1. Результаты оптимизации АТТ дают исходную информацию для разработки конструкторской документации (проекта).
2. Предложенная модель позволяет получить не только явные Функциональные зависимости, но и выявить новые зависимости при проведение : -.тимизацион-
5 ных исследований, которые позволяют проводить анализ работы АТТ более полно.
3. Представленная модель использовалась при проектировании абсорбционных тепловых насосов АБТН-2000П и АБТН-5000П.
Апробация работы
Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах лаборатории и отдела "Абсорбционных машин", а также на институтских семинарах.
Результаты оптимизационных исследований использовались при разработке технической документации на проектирование абсорбционных бромистолитиевых тепловых насосов АБТН-2000П (тепловая мощность 2 МВт) и АБТН-5000П (тепловая мощность 5 МВт).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из трех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 85 страницах, включая 20 рисунков и 5 таблиц и списока литературы из 71 наименования.